(57)【要約】【課題】ホログラム記録媒体からの情報読み取り時間の短縮。【解決手段】ホログラム再生装置は、ホログラム記録媒体上の要素ホログラムから読み取った二次元画像から、要素ホログラムに記録された情報を復号する処理を行う。その際に、他の要素ホログラムに記録された情報を復号するための外部パリティを抽出する。所定量の外部パリティが得られたら、その外部パリティから、まだ撮像していない要素ホログラムに記録された情報を復号する。これにより、ホログラム記録媒体に記録された全ての要素ホログラムについて読取スキャンが完了していなくても、ホログラム記録媒体全体で記録されたデータ、例えばコンテンツデータ等を再構築できるようにする。【選択図】図８
2007122010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を二次元画像化し、二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記情報が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、
各要素ホログラムに記録される情報には、他の要素ホログラムに記録される情報の復元に用いる外部パリティが含まれていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項２】
情報を二次元画像化し、二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記情報が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、各要素ホログラムに記録される情報には、他の要素ホログラムに記録される情報の復元に用いる外部パリティが含まれているホログラム記録媒体から、情報を再生するホログラム再生装置として、
上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段で撮像された要素ホログラムの二次元画像に対して復号処理を行うことで上記撮像された二次元画像に記録された情報を復号し、また既に撮像された二次元画像に対する上記復号処理で抽出された上記外部パリティを用いて上記撮像手段で撮像されていない要素ホログラムの二次元画像に記録された情報を復号する復号手段と、
を備えたことを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項３】
上記外部パリティを記憶する外部パリティ記憶手段をさらに備え、
上記復号手段は、上記撮像された二次元画像に記録された情報を復号した際に抽出される外部パリティを、上記外部パリティ記憶手段に記憶させるとともに、上記外部パリティ記憶手段に所定量の外部パリティが蓄積されたら、該蓄積された外部パリティを用いて、上記撮像手段で撮像されていない要素ホログラムの二次元画像に記録された情報を復号することを特徴とする請求項２に記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
上記復号手段が上記撮像手段で撮像された要素ホログラムの二次元画像から復号した情報、及び上記復号手段が上記外部パリティを用いて復号した情報を、記憶する復号情報記憶手段を、更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
情報を二次元画像化し、二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記情報が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、各要素ホログラムに記録される情報には、他の要素ホログラムに記録される情報の復元に用いる外部パリティが含まれているホログラム記録媒体から、情報を再生するホログラム再生方法として、
上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像ステップと、
上記撮像ステップで撮像された要素ホログラムの二次元画像に対して復号処理を行うことで上記撮像された二次元画像に記録された情報を復号する第１の復号ステップと、
既に撮像された二次元画像に対する上記第１の復号処理で抽出された上記外部パリティを用いて、上記撮像ステップで撮像されていない要素ホログラムの二次元画像に記録された情報を復号する第２の復号ステップと、
を備えたことを特徴とするホログラム再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声／音楽等の音情報、静止画／動画等の画像情報、又はテキストファイル等のデータ情報を二次元画像化し、要素ホログラムとして記録したホログラム記録媒体と、ホログラム記録媒体から光学的に要素ホログラムの二次元画像を読み取り、読み取った二次元画像から情報を再生するホログラム再生装置、ホログラム再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５−１７３６４６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２２１５号公報
【０００３】
シート状の記録媒体に情報を記録する例として、バーコード、ＱＲコード、ドットコード等に代表される１次元コード又は２次元コードが挙げられる。しかし、これらの情報記録媒体は、単位面積あたりに記録できる情報量が数十から数キロバイト程度と極めて低い。この原因は、単なる画像の濃淡印刷の記録分解能に物理的な限界があるからである。
【０００４】
また、同じくシート状の記録媒体としては、物体光と参照光の干渉縞によって各種データを記録するホログラム記録媒体も知られている。そしてホログラム記録媒体は、記録密度を飛躍的に向上させ、著しい大容量化が可能であることも知られており、例えばコンピュータデータや、オーディオやビデオ等のＡＶ（Audio-Visual）コンテンツデータなどに対する大容量のストレージメディアとして有用であると考えられている。
【０００５】
ホログラム記録媒体にデータを記録する際には、データを二次元ページデータとして画像化する。そして液晶パネル等に画像化したデータを表示させ、その液晶パネルを透過した光を物体光、つまり二次元ページデータの像となる物体光をホログラム記録媒体に照射する。加えて、所定の角度から参照光をホログラム記録媒体に照射する。このとき物体光と参照光によって生ずる干渉縞が、ドット状や短冊状などの１つの要素ホログラムとして記録されることになる。つまり１つの要素ホログラムは、１つの二次元ページデータを記録したものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばシート状等のホログラムメモリを考え、コンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどを記録し、一般ユーザーがホログラムリーダとしての再生装置を用いて、ホログラムメモリに記録されたデータを取得できるようにするシステムを考える。
シート状のホログラムメモリとは、メディア表面としての平面上に多数の要素ホログラムを敷き詰めるように記録するものである。例えばこのようなメディア表面に対してホログラムリーダを対向させてスキャンを行い、各要素ホログラムに記録された二次元画像をホログラムリーダ内のＣＭＯＳイメージャーなどのセンサーで撮像していく。そして撮像した二次元画像をデコードして、データを再生する。
例えばコンテンツデータ等は、その全体が所定サイズのデータブロックに分割され、各データブロック毎に二次元画像化されて要素ホログラムとして記録されるとすると、ホログラムメモリ上の全要素ホログラムをそれぞれ読み取ってそれぞれの復号データを得ると、元々のコンテンツデータ等を再構築できることとなる。
【０００７】
このようなシステムを想定した場合、ホログラムメモリ上の各要素ホログラムの読取／復号を、効率よく迅速に完了できるようにすることが求められる。
そこで本発明は、ホログラムメモリ上の多数の要素ホログラムの読取／復号を迅速に完了できるようにする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のホログラム記録媒体は、情報を二次元画像化し、二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記情報が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、各要素ホログラムに記録される情報には、他の要素ホログラムに記録される情報の復元に用いる外部パリティが含まれているものである。
【０００９】
本発明のホログラム再生装置は、上記ホログラム記録媒体から、情報を再生するホログラム再生装置として、上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段で撮像された要素ホログラムの二次元画像に対して復号処理を行うことで上記撮像された二次元画像に記録された情報を復号し、また既に撮像された二次元画像に対する上記復号処理で抽出された上記外部パリティを用いて上記撮像手段で撮像されていない要素ホログラムの二次元画像に記録された情報を復号する復号手段とを備える。
また上記外部パリティを記憶する外部パリティ記憶手段をさらに備え、上記復号手段は、上記撮像された二次元画像に記録された情報を復号した際に抽出される外部パリティを、上記外部パリティ記憶手段に記憶させるとともに、上記外部パリティ記憶手段に所定量の外部パリティが蓄積されたら、該蓄積された外部パリティを用いて、上記撮像手段で撮像されていない要素ホログラムの二次元画像に記録された情報を復号する。
また、上記復号手段が上記撮像手段で撮像された要素ホログラムの二次元画像から復号した情報、及び上記復号手段が上記外部パリティを用いて復号した情報を、記憶する復号情報記憶手段を、更に備える。
【００１０】
本発明のホログラム再生方法は、上記ホログラム記録媒体から情報を再生するホログラム再生方法として、上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像ステップと、上記撮像ステップで撮像された要素ホログラムの二次元画像に対して復号処理を行うことで上記撮像された二次元画像に記録された情報を復号する第１の復号ステップと、既に撮像された二次元画像に対する上記第１の復号処理で抽出された上記外部パリティを用いて、上記撮像ステップで撮像されていない要素ホログラムの二次元画像に記録された情報を復号する第２の復号ステップとを備える。
【００１１】
このような本発明では、ホログラム再生装置は、ホログラム記録媒体上の要素ホログラムから読み取った二次元画像から、要素ホログラムに記録された情報を復号する処理を行うが、その際に、他の要素ホログラムに記録された情報を復号するための外部パリティも得られることになる。所定量の外部パリティが得られると、その外部パリティから、まだ撮像していない要素ホログラムに記録された情報を復号することができる。すると、ホログラム記録媒体に記録された全ての要素ホログラムについて読取スキャンが完了していなくても、ホログラム記録媒体全体で記録されたデータ、例えばコンテンツデータ等を再構築できる。
例えばホログラム記録媒体上の各要素ホログラムに対して、ユーザーが手動でスキャンを行うことを考えると、すべての要素ホログラムをまんべんなく読み取るのは比較的困難となり、スキャン完了まで長時間を要することがあるが、全ての要素ホログラムを読み取らなくても記録された全ての情報が再現できるのであれば、全ての要素ホログラムをスキャンする必要はなくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外部パリティを用いて、撮像していない要素ホログラムに記録された情報を復号することができることから、ホログラム記録媒体上の全ての要素ホログラムについて読取スキャンが完了していなくとも、ホログラム記録媒体に記録されたコンテンツデータ等を得ることができる。このため、スキャンに要する時間を短縮し、ホログラム記録媒体から迅速なデータ取得を実現できる。特にユーザーの手動スキャンによって各要素ホログラムを読み取っていくシステムを想定した場合、その読み取り時間の短縮効果は顕著なものとなり、使用性の向上に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．ホログラムメモリの記録再生］
［２．要素ホログラムの記録データ］
［３．ホログラムリーダの構成］
［４．再生処理］
［５．実施の形態の効果］
【００１４】
［１．ホログラムメモリの記録再生］
まずホログラムメモリ３に対する基本的な記録再生動作について図１で説明する。
図１（ａ）はホログラムメモリ３に対するデータ記録の様子を示している。例えばコンテンツデータやコンピュータプログラム等としてのデータをホログラムメモリ３に記録する場合、その記録データ全体は、多数の１ページ分のデータにエンコードされる。
例えばコンテンツデータ等の全体のデータが多数の所定サイズのデータブロックに分割され、ブロック単位でエンコード処理が行われる。
エンコードされた単位としての１つのデータブロックは、図示するような例えば二次元画像ＤＰに変換され、液晶パネル１において表示される。
所定の光源から出力され、例えば平行光とされたレーザ光Ｌ１は、二次元画像ＤＰが表示された液晶パネル１を通過することで、その二次元画像ＤＰの像としての物体光Ｌ２となる。
この物体光Ｌ２は、集光レンズ２で集光され、ホログラムメモリ３上にスポットとして集光される。
このとき、ホログラムメモリ３に対しては、所定角度で記録参照光Ｌ３を照射する。これにより物体光Ｌ２と参照光Ｌ３が干渉し、その干渉縞によりドット状の要素ホログラムが記録されることになる。
なおこのように集光レンズ２を用いる場合、要素ホログラムとして記録されるデータは、集光レンズ２のフーリエ変換作用により、記録データの像のフーリエ像となる。
【００１５】
このようにしてホログラムメモリ３に１つの要素ホログラムが記録されるが、順次エンコード単位のデータブロックが、同様に二次元画像ＤＰに変換され、液晶パネル１に表示され、それぞれ要素ホログラムとして記録されていく。
各要素ホログラムの記録の際には、図示しない移送機構により、ホログラムメモリ３（ホログラム材料）の位置を移送させ（もしくは記録光学系を移送させ）、要素ホログラムの記録位置をホログラムメモリ３の平面上で僅かにずらせていく。これにより、例えばシート状のホログラムメモリ３に、その平面方向に多数の要素ホログラムが配置されるように記録が行われていくことになる。例えば図２には、１つの要素ホログラムを○で表しているが、このように平面上に多数の要素ホログラムが形成される。
図２では、ホログラムメモリ３の平面上に、横方向に３２個の要素ホログラム、縦方向に２４個の要素ホログラムを配置した例を示している。各要素ホログラムには図３に示すように、例えば５１２×３８４画素（ピクセル）の二次元画像ＤＰが記録される。
【００１６】
このように要素ホログラムが記録されたホログラムメモリ３に対しては図１（ｂ）のように再生が行われる。図１（ｂ）に示すコリメータレンズ４及びイメージャ５は、ホログラムリーダとしての再生装置内に設けられる構成である。
ホログラムメモリ３に対しては、記録時と同じ照射角度で、再生参照光Ｌ４を照射する。再生参照光Ｌ４を照射すると、要素ホログラムとして記録された再生像が得られる。つまり二次元ページデータの像が、記録時の液晶パネル１と共役な場所に現れる。これをイメージャ５で読み取ればよい。
即ちホログラムメモリ３からの再生像光Ｌ５はコリメータレンズ４で平行光とされ、例えばＣＣＤ撮像素子アレイ、もしくはＣＭＯＳ撮像素子アレイなどで形成されたイメージャ５に入射する。ホログラムメモリ３上でのフーリエ像は、コリメータレンズ４で逆フーリエ変換されて二次元ページデータの像となるため、この二次元画像ＤＰとしての再生像がイメージャ５で読み取られる。
イメージャ５は再生像に応じた電気信号としての再生像信号を発生させる。この再生像信号についてデコード処理を行うことで、元々のデータ、つまり記録のために二次元ページデータに変換する前のデータが得られることになる。
ホログラムメモリ３上の多数の要素ホログラムについて同様にデータ読出を行っていくことで、記録された元々のコンテンツデータ等を再生することができる。
【００１７】
上記のように要素ホログラムによってデータが記録されるホログラムメモリ３は密着コピーによる大量複製も容易に可能である。
従って、図１（ａ）のようにしてホログラム材料上に要素ホログラムを記録したホログラムメモリ３は、それをそのまま一般ユーザーに提供するホログラムメモリとしても良いが、これをマスターメディアとし、密着コピーにより大量のホログラムメモリの複製に用いてもよい。
例えばコンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどをホログラム記録媒体に記録し、これを広く頒布するとともに、一般ユーザーが再生装置（ホログラムリーダ６）を用いて、ホログラムメモリ３に記録されたデータを取得できるようにするシステムなどを想定した場合、図１（ａ）のようにしてホログラムマスターメディアを生成し、そのマスターメディアから複製されたホログラムメモリを頒布して、ユーザーサイドで図１（ｂ）の動作でデータを読み出すようにすることが好適である。
【００１８】
後述する本実施の形態の再生装置としてのホログラムリーダ６は、ホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射して各要素ホログラムを読み取っていくスキャンを行う。このスキャン方式としては、ユーザーが実行する手動スキャン方式と、ホログラムリーダ６が機構的に実行する自動スキャン方式とが考えられる。
【００１９】
手動スキャン方式の例を図４に示す。図４（ａ）には一例として、オーディオコンテンツなどのデータが記録されたホログラムメモリ３が、ポスターＰＴ等に貼付されている状態を示している。ホログラムリーダ６は、ユーザーが手に持てる程度に小型軽量の機器とされている。このホログラムリーダ６の筐体上の一面には、上述した再生参照光Ｌ４を出力する光源や、ホログラムメモリ３からの再生像光を取り込むためのレンズ系などが形成されている。
ユーザーは図のようにホログラムリーダ６を持って、その筐体の一面側がホログラムメモリ３に対向するようにした状態で近接させ、ホログラムリーダ６を任意の方向に振るようにする。このとき、再生参照光Ｌ４が所定角度で照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６によって読み取られていく。
なお、図４（ａ）にはホログラムリーダ６をホログラムメモリ３から離した状態でユーザーが左右に振るような様子を示しているが、図５に示すように、ホログラムリーダ６の筐体の一部をホログラムメモリ３の表面上に接触させた状態で上下左右に振る、つまり摺動させるようなスキャン方式も想定される。
【００２０】
図４（ｂ）は、多数の要素ホログラムｈ１〜ｈ２４が記録されたホログラムメモリ３を模式的に示しているが、ユーザーは任意に、例えば左右にホログラムリーダ６を振ることで、ホログラムメモリ３に対する読出スキャンの軌跡（再生参照光Ｌ４のスポットの軌跡）は破線で示すようになる。
実際にユーザーがどのようにホログラムリーダ６を移動させるかは全く不定であるため、再生参照光Ｌ４のスポットは、全く不規則かつ不安定に、ホログラムメモリ３上の要素ホログラムに照射される。この状態で、再生参照光Ｌ４のスポットが照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６に読み取られていくことになる。つまり各要素ホログラムｈ１〜ｈ２４は、それぞれ、確率的に読み出しが行われる。ホログラムリーダ６側では読み取れた要素ホログラムから順にデコードして蓄積し、必要量のデータがデコードできた時点で、再生データを再構成すればよい。
【００２１】
一方、自動スキャン方式とは、ホログラムリーダ６が例えば内部のスキャン機構の動作によって再生参照光Ｌ４の照射位置を移動させたり、或いはコリメータレンズ４及びイメージャ５を保持するユニットを移動させて行くことで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムを順次読み取っていく方式である。例えば図５のようにホログラムリーダ６をポスター等に貼付されたホログラムメモリ３に対向させた状態で自動スキャンを行うことが考えられる。即ちその場合は、ユーザーは単にホログラムリーダ６をホログラムメモリ３の正面に維持していればよく、スキャン機構によって再生参照光Ｌ４の照射位置やレンズ系が移動されることで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムに対するスキャンが行われる。
又は、例えばホログラムメモリ３としてのシートをカード状の基板部に貼付した形式のメディアとし、これをホログラムリーダ６内に装填し、ホログラムリーダ６内でスキャン動作を行って各要素ホログラムを読み取っていくような方式も想定できる。
【００２２】
［２．要素ホログラムの記録データ］
ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムには、それぞれ図３に示したような二次元画像ＤＰが記録される。この二次元画像ＤＰは、上述のように、元々のＡＶコンテンツやコンピュータデータ／プログラム等の記録データを、多数のデータブロックに分け、１つのデータブロックのデータが二次元画像化されたものである。例えば１つのデータブロックのデータに対して、アドレスや管理情報などを含むヘッダ情報を付加したり、エラー訂正パリティ（内部パリティ）を付加したり、インターリーブ処理を行うなどのエンコード処理を行い、さらにエンコードデータを二次元画像パターンに変換したものである。
ここで本例の場合、１つの二次元画像ＤＰは、１つのデータブロックのデータ（以下、メインデータ）、ヘッダ情報、内部パリティに加え、外部パリティが含まれていることを特徴とする。
内部パリティは、その二次元画像ＤＰに含まれるメインデータやヘッダ情報のエラー訂正処理に用いられるパリティであるが、外部パリティとは、複数の要素ホログラム間でのデータ復元に用いるパリティである。例えば１０個の要素ホログラムを外部パリティによるデータ復元単位とすると、例えば８個の要素ホログラムに記録された外部パリティを集めることで、残りの２個の要素ホログラムのデータ（メインデータやヘッダ情報）を復元できるものである。
なお、以下説明上、外部パリティによるデータ復元単位となる複数の要素ホログラムを「外部パリティブロック」と呼ぶこととする。
【００２３】
ここで、本例の要素ホログラムにおける外部パリティを含むデータ構成の説明に先立って、外部パリティが付加されていない場合の事情を述べておく。
上述した手動スキャンにより各要素ホログラムの読み取りが行われることを前提とする。手動スキャンでは、ホログラムメモリ３に対してユーザーがホログラムリーダ６を移動させることで各要素ホログラムの読み取りが行われるが、ユーザーによる移動軌跡は不定であることと、スキャン軌跡が真上付近を通過した要素ホログラムしか読めないことで、上述のように各要素ホログラムは確率的にスキャンされることになる。すると、ホログラムメモリ３上の全要素ホログラムのデータを読み取り終わるまで時間が掛かりすぎるという問題が発生する。これは読み取り開始直後の読み取り効率と、終盤の読み取り効率の差が原因である。図８で説明する。
図８（ａ）〜図８（ｅ）は、ホログラムメモリ３上の要素ホログラムの読み取りの様子を示す。●が未読み取りの要素ホログラム、○が読み取り済みの要素ホログラムを表している。
図８（ａ）は手動スキャンによる読取開始時点ｔ１の状態であり、まだホログラムメモリ３上の全要素ホログラムは未読取の状態である。手動スキャンが開始されると、再生参照光が真上を通過した要素ホログラムが順次読み取られていき、図８（ｂ）のように読取済の要素ホログラムが増えていく。最初は、全てが未読取であったため、不定な手動スキャンによっても、各要素ホログラムが効率よく読み取られていく。
そして手動スキャンが続けられることで、図８（ｂ）のｔ２時点、図８（ｃ）のｔ３時点、図８（ｄ）のｔ４時点と、徐々に読取済の要素ホログラムが増えていくが、未読取の要素ホログラムが少なくなるにつれ読取効率は低下する。例えば図８（ｄ）のように未読取の要素ホログラムが少なくなると、手動スキャン時の再生参照光の軌跡がなかなか未読取の要素ホログラムに当たらないといった状況となる。そして図８（ｄ）のｔ４時点から、図８（ｅ）の読取完了となるｔ５時点までは、かなり時間がかかってしまう。
即ち、読み取り開始直後は早いスピードで要素ホログラムを読み取れるが、次第に読み取る要素ホログラムが少なくなり、また未読取の要素ホログラムも様々なところに散在する状態となるため、読み取りスピードも急激に遅くなり、最終的に全要素ホログラムを読み取るのに時間が掛かってしまう。
【００２４】
このように読取の後半に読取効率が非常に低下してしまい、スキャン終了まで時間がかかるという状況に対して、本例では、要素ホログラムに記録される情報として外部パリティを付加することで、スキャンを短時間で完了できるようにするものである。
外部パリティは、他の要素ホログラムのデータを復元できるパリティであり、例えば１０個の要素ホログラムにそれぞれ２０％の外部パリティを付加することで、１０個のうち８個を読み取れば、残りの２個の要素ホログラムは、読取を行わなくてもそのデータを復号できるようにするものである。上記のように読取効率は、完了間近で低下する。従って、この場合、残りの２個の要素ホログラムの読み取りには長時間を要するが、その長時間の読取を不要とすることができるため、全体のスキャン時間を非常に短縮できる。
【００２５】
ホログラムメモリ３に縦横方向に要素ホログラムが配列された図６のモデルを用いて具体例を説明する。
図６（ａ）では○で示す要素ホログラムが縦横方向に１０×１０個が配列されているが、例えば破線で示すように各行で外部パリティブロックＰＢを形成するようにする。即ち各行の１０個の要素ホログラムのグループを外部パリティブロックＰＢとし、外部パリティブロックＰＢ内の各要素ホログラムは、それぞれ所定％の外部パリティを付加することで、ｎ個の要素ホログラムの読み取りが完了した時点で、残りの（１０−ｎ）個の要素ホログラムからの復号データを得ることができるようにするものである。
外部パリティブロックＰＢを構成する１０個の要素ホログラムを要素ホログラムｈＡ〜ｈＪとし、各要素ホログラムｈＡ〜ｈＪに二次元画像ＤＰとして記録される情報の内容を
図７に示す。
要素ホログラムｈＡには、元々、その要素ホログラムｈＡを用いて記録されるホログラム単位データＤＴａとして、元々の記録データ（コンテンツデータ等）の１つのデータブロックのデータであるメインデータＭＤａと、このデータブロックに対して付加されたデータブロック番号や属性等のヘッダＨＤａと、メインデータＭＤａやヘッダＨＤａの誤り訂正処理のために付加された内部パリティＰＩａが記録される。
そしてこの要素ホログラムｈＡには、ヘッダＨＤａ、メインデータＭＤａ、内部パリティＰＩａによるホログラム単位データＤＴａに加えて、外部パリティＰＯａが記録される。つまり、ヘッダＨＤａ、メインデータＭＤａ、内部パリティＰＩａ、外部パリティＰＯａが含まれるデータ系列が所定のエンコード処理された上で二次元画像ＤＰとされ、要素ホログラムｈＡとして記録されるものである。
【００２６】
要素ホログラムｈＢでは、同様に、その要素ホログラムｈＢを用いて記録されるホログラム単位データＤＴｂとして、ヘッダＨＤｂ、メインデータＭＤｂ、内部パリティＰＩｂによるホログラム単位データＤＴｂが記録されると共に、外部パリティＰＯｂが記録される。
要素ホログラムｈＣでも同様に、その要素ホログラムｈＣを用いて記録されるホログラム単位データＤＴｃとして、ヘッダＨＤｃ、メインデータＭＤｃ、内部パリティＰＩｃによるホログラム単位データＤＴｃが記録されると共に、外部パリティＰＯｃが記録される。
要素ホログラムｈＤ〜ｈＪも同様である。
【００２７】
ここで各要素ホログラムｈＡ〜ｈＪのホログラム単位データＤＴａ〜ＤＴｊと、外部パリティＰＯａ〜ＰＯｊは、例えば次のような関係となっている。
DTa=(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTb=(POa/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTc=(POa/9)+(POb/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTd=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTe=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTf=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTg=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POh/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTh=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POi/9)+(POj/9)
DTi=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POj/9)
DTj=(POa/9)+(POb/9)+(POc/9)+(POd/9)+(POe/9)+(POf/9)+(POg/9)+(POh/9)+(POi/9)
【００２８】
つまり、要素ホログラムｈＡのホログラム単位データＤＴａを例に挙げると、このホログラム単位データＤＴａは、要素ホログラムｈＢ〜ｈＪに記録されている外部パリティＰＯｂ〜ＰＯｊを用いて生成可能である。換言すれば、要素ホログラムｈＢ〜ｈＪが読み込めていれば、要素ホログラムｈＡが未読込であっても要素ホログラムｈＡのホログラム単位データＤＴａを復元可能である。
同様に例えば要素ホログラムｈＢのホログラム単位データＤＴｂは、要素ホログラムｈＡ、ｈＣ〜ｈＪに記録されている外部パリティＰＯａ，ＰＯｃ〜ＰＯｊを用いて生成可能である。つまり要素ホログラムｈＡ、ｈＣ〜ｈＪが読み込めていれば、要素ホログラムｈＢが未読込であっても要素ホログラムｈＢのホログラム単位データＤＴｂを復元可能である。
【００２９】
即ちこの場合、１０個の要素ホログラムからの成る外部パリティブロックＰＢ内において、９個の要素ホログラムの読み取りが完了した時点で、残りの１個の要素ホログラムのホログラム単位データを復元でき、１０個の要素ホログラムの読み取り完了という状態とすることができる。
もちろん、外部パリティＰＯａ〜ＰＯｊの冗長度を高めれば、より復元効率を高めることができる。例えば冗長度２０％の外部パリティＰＯａ〜ＰＯｊを付加することで、１０個の要素ホログラムから成る外部パリティブロックＰＢ内において、８個の要素ホログラムの読み取りが完了した時点で、残りの２個の要素ホログラムのホログラム単位データを復元できようにもできる。
【００３０】
そしてこのように、本例では、外部パリティによって、外部パリティブロックＰＢ内の全ての要素ホログラムの読み取りが完了しなくても、所定量の外部パリティから残りの要素ホログラムのデータを復元することで、読取効率を著しく高めることができる。
図９でスキャンの進行状況を例示する。ここでは、図６（ａ）のように、行単位で１０個の要素ホログラムで１つの外部パリティブロックＰＢを形成し、また各要素ホログラムには冗長度２０％の外部パリティＰＯａ〜ＰＯｊが付加されているとする。
図９（ａ）（ｂ）のようにスキャン開始以降の時点ｔ１〜ｔ２として、最初は効率よく各要素ホログラムの読取が行われていくのは、上記図８の場合と同様である。
ここで或る時点ｔ３に、図９（ｃ）のような読取状況であったとする。このとき、破線で囲った３つの行は、それぞれ１０個の要素ホログラムによる外部パリティブロックのうちで８個の要素ホログラムが読取済となっている。すると、これらの行は、それぞれ残りの２個の要素ホログラムのホログラム単位データＤＴａを、既に読取済の要素ホログラムから抽出された外部パリティＰＯａ〜ＰＯｊを用いて復元することができる。従って図９（ｃ）の読取状態で、図９（ｄ）に示すように、当該３つの行は、それぞれ１０個の全ての要素ホログラムの読み取りを完了したとすることができる。
【００３１】
以降も、他の各行についても１０個のうち８個の要素ホログラムの読み取りができた時点で、１０個の要素ホログラムの読取完了とすることができるため、図９（ｅ）の読取完了の状態に迅速に達することができる。図８で説明した場合と比較すると、最も読取効率が低下する、残り少数で未読取の要素ホログラムが点在する状況の要素ホログラム読み取りを不要とすることで、読取完了までの時間を著しく短縮できるものとなる。
【００３２】
なお、以上は図６（ａ）のようにホログラムメモリ３上で行毎に外部パリティブロックＰＢを設定した例で述べたが、外部パリティブロックＰＢの設定例は多様に考えられる。図６（ｂ）〜図６（ｆ）には、それぞれ破線で外部パリティブロックＰＢとされる要素ホログラムを示している。
図６（ｂ）は、列毎に外部パリティブロックＰＢを設定した例である。
図６（ｃ）は、ホログラムメモリ３上の全要素ホログラムで１つの外部パリティブロックＰＢを設定した例である。
図６（ｄ）は、縦横に３×３個の要素ホログラムの固まりで１つの外部パリティブロックＰＢを設定する例である。
図６（ｅ）は、縦横に５×２個の要素ホログラムの固まりで１つの外部パリティブロックＰＢを設定する例である。
図６（ｆ）は、縦横に２×５個の要素ホログラムの固まりで１つの外部パリティブロックＰＢを設定する例である。
どのように外部パリティブロックＰＢを設定するかは、ホログラムメモリ３上の要素ホログラムの数、配置状態、採用されるスキャン方式、スキャン軌跡の方向性、好ましい冗長度等の各種事項を勘案して決められればよい。
【００３３】
［３．ホログラムリーダの構成］
上記のように外部パリティが付加された要素ホログラムを記録したホログラムメモリ３に対して再生を行う、実施の形態のホログラムリーダ６（ホログラム再生装置）の構成を図１０で説明する。
ホログラムリーダ６は、撮像部１０、信号処理部２０、メモリ部３０、外部機器ＩＦ部４０の４つのブロックを有する。これら各部は、システムコントローラ５１の制御に基づいてそれぞれ所要の動作を行う。
【００３４】
システムコントローラ５１は、例えばマイクロコンピュータにより形成され、ホログラムメモリ３からのデータ読取のための動作を実行するために各部を制御する。
またシステムコントローラ５１は操作部５３の操作情報を監視し、ユーザーの操作に応じて必要な制御を行う。またシステムコントローラ５１は、表示部５２を制御してユーザーに提示する各種の情報の表示を実行させる。
【００３５】
撮像部１０は、ホログラムメモリ３の要素ホログラムから再生される二次元画像を撮像するためのブロックであり、コリメータレンズ１１、撮像素子部（イメージャ）１２、カメラ制御機構部１３、発光駆動部１４、ホログラムスキャン制御部１５、参照光光源１６を有して構成される。
コリメータレンズ１１、撮像素子部１２は、図１（ｂ）で説明したコリメータレンズ４及びイメージャ５に相当する。撮像素子部１２はＣＭＯＳイメージセンサ、或いはＣＣＤイメージセンサ等の二次元画像を検出する装置である。
カメラ制御機構部１３は撮像素子部１２（或いは参照光光源１６）とホログラムメモリ３との位置関係を制御するための装置であり、可動部を手動または自動で制御する機能を持つ。なお、図４，図５で説明したような手動スキャン方式を採用する場合は、このカメラ制御機構部１３は不要となる。
参照光光源１６は、図１に示した記録時の記録参照光Ｌ３と同じ角度でホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射するようにホログラムリーダ６の筐体上に配置されている。例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）或いは半導体レーザによる参照光光源１６は、発光駆動部１４によって発光される。発光駆動部１４は、当該ホログラムリーダ６によってホログラムメモリ３の再生を行う場合に、システムコントローラ５１の指示によって参照光光源１６を発光駆動する。
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２から読み取られた二次元画像の状態及び変数用メモリ２６に格納されたこれまでのスキャン状況を元にホログラムスキャンの撮像タイミングと読み出し画素を決定し、スキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号を撮像素子部１２に与えて撮像素子部１２での撮像動作を制御する。また撮像素子部１２で得られた二次元画像信号の処理を行う。
【００３６】
信号処理部２０は、撮像部１０にて撮像された一連の二次元画像に信号処理を施すためのブロックであり、メモリコントローラ２１、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５、変数用メモリ２６、外部パリティメモリ２９で構成される。
メモリコントローラ２１は、ホログラムスキャン制御部１５、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５の各々と、メモリ部３０とのデータ読み書きのアービトレーションをとる。
光学補正変数算出部２２は、二次元画像内の輝度バラツキの状態を検出し、光学補正変数を決定する。
幾何歪み補正変数算出部２３は、二次元画像内の幾何学的な歪みを検出し、幾何補正変数を決定する。
二値化部２４は、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、二次元画像を二値化する。
復号部２５は二値化部２４で二値化されたデータを復号し、ホログラムメモリ３から読み出した情報を再生する。
変数用メモリ２６は光学補正変数算出部２２で算出された光学補正変数、幾何歪み補正変数算出部２３で算出された幾何補正変数を格納する。
外部パリティメモリ２９は、復号部２５における復号処理で外部パリティが抽出されたときに、その外部パリティが記憶される。
【００３７】
メモリ部３０は、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する機能と、信号処理部２０にて行われる信号処理中間結果を記憶する機能、復号部２５にて復号された情報を記憶する機能を有する装置であり、情報用メモリ３１と不揮発性メモリ３２で構成される。
情報用メモリ３１は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）で構成され、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する記憶領域とされる。記憶した二次元画像は、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４の処理のために読み出される。
不揮発性メモリ３２は復号部２５で復号された情報、例えば音声／映像情報等の記憶領域とされる。
【００３８】
外部機器ＩＦ部４０は、このホログラムリーダ６で読み出した音声／映像情報等を外部機器１００へ伝送する装置であり、外部機器インターフェース４１を備える。
【００３９】
ホログラムメモリ３からのデータ読出の際の各部の動作を述べる。
ホログラムメモリ３に対するスキャンを行う際には、発光駆動部１４が参照光光源１６を発光駆動する。再生参照光Ｌ４が照射されたホログラムメモリ３からは、要素ホログラムの再生像光が得られ、これがコリメータレンズ４を介して撮像素子部１２に結像する。撮像素子部１２に結像した二次元画像は、電気信号に変換されてホログラムスキャン制御部１５に転送される。
【００４０】
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２の動作を制御すると共に、撮像素子部１２によって得られる二次元画像信号の処理を行う。
即ちホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２に対してスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号等を供給して、いわゆる撮像動作により固体撮像素子アレイで得られる二次元画像信号を順次転送出力させる。そして撮像素子部１２から転送されたきた二次元画像信号について、サンプリング処理、ＡＧＣ処理、Ａ／Ｄ変換処理等を施して出力する。
【００４１】
ホログラムスキャン制御部１５から出力されるデジタルデータ化された二次元画像信号は、メモリコントローラ２１の制御によって情報用メモリ３１に記憶される。
【００４２】
情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、光学補正変数算出部２２で、光学補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から光学補正変数算出部２２に二次元画像信号が転送され、光学補正変数算出部２２で光学的な原因によるデータ値の変動である光学歪み補正や、明るさ調整補正のための補正変数が算出される。光学補正変数算出部２２は、算出した光学補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
なお、光学補正変数算出部２２は、実際に二次元画像信号に対して光学補正処理を行うものではなく、光学補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみである。つまり、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００４３】
また情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、幾何歪み補正変数算出部２３で、幾何補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から幾何歪み補正変数算出部２３に二次元画像信号が転送され、幾何歪み補正変数算出部２３で、画像位置ズレ補正、画像回転ズレ補正など、幾何歪み補正のための補正変数が算出される。幾何歪み補正変数算出部２３は、算出した幾何補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
なお、幾何歪み補正変数算出部２３も、実際に二次元画像信号に対して幾何歪み補正処理を行うものではなく、幾何補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみであって、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００４４】
光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３での処理により、光学補正変数、幾何補正変数が変数用メモリ２６に格納された二次元画像信号は、情報用メモリ３１から二値化部２４に転送され、二値化される。撮像素子部１２によっては階調のある撮像データとして二次元画像信号が得られるが、これを白黒（明暗）の二値に変換する二値化処理を行うものである。ホログラムメモリ３から読み取るべきデータは、元々の記録データを白黒の二値のデータとして二次元ページデータ化されたものであるからである。
この二値化部２４では、二値化の際に、その二次元画像信号について変数用メモリ２６に格納されている光学補正変数、幾何補正変数を用いて処理を行う。即ち幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１からの二次元画像信号の読込の際の座標を調整し、また光学補正変数に基づいて二値化の際の閾値を設定する。
二値化部２４で光学補正変数、幾何補正変数を用いた二値化処理を行うことで、二値化された二次元画像信号は、結果的に光学補正、幾何歪み補正が実行された状態となる。
二値化部２４で二値化された二次元画像信号は、直接、或いは情報用メモリ３１を介して、復号部２５に転送される。
【００４５】
復号部２５は、二値化された二次元画像信号、つまり１つの要素ホログラムから得られたデータについて、デコード処理やエラー訂正処理を行い、元のデータを復号する。また復号処理過程で抽出された外部パリティについては、外部パリティメモリ２９に転送して記憶させる。
さらに復号部２５は、外部パリティブロックＰＢ内で所定量の外部パリティが外部パリティメモリ２９に蓄積されたら、外部パリティを読み出し、その外部パリティブロックＰＢ内で未読取の要素ホログラムについてのホログラム単位データを復号する。
復号部２５は、復号したデータを、メモリコントローラ２１に受け渡す。メモリコントローラ２１は、復号データを不揮発性メモリ３２に格納させる。
ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから得られる二次元画像信号について、復号部２５で順次復号され、不揮発性メモリ３２に蓄積されていくことで、最終的に、ホログラムメモリ３に記録されている元々のデータ、例えばＡＶコンテンツデータやコンピュータデータ等が不揮発性メモリ３２上で構築される。
【００４６】
不揮発性メモリ３２上で再構築されたデータは、外部機器インターフェース４１により外部機器１００、例えばパーソナルコンピュータや、オーディオプレーヤ或いはビデオプレーヤ等のＡＶ装置、又は携帯電話器等の外部機器に対して、ホログラムメモリ３からの再生データとして転送される。外部機器インターフェース４１は例えばＵＳＢインターフェース等が想定される。もちろん外部機器インターフェース４１はＵＳＢ以外の規格のインターフェースでもよい。ユーザーは外部機器１００側で、ホログラムメモリ３からの再生データを利用できる。例えばパーソナルコンピュータでコンピュータデータを利用したり、ＡＶ装置や携帯電話等で、ＡＶコンテンツデータを再生させることができる。
【００４７】
なお図示していないが、所定の記録メディアに対して記録を行うメディアドライブを設け、再生データを、そのメディアドライブにより記録メディアに記録されるようにしてもよい。
記録メディアとしては、例えば光ディスク、光磁気ディスク等が想定される。例えばＣＤ（Compact Disc）方式、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）方式、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）方式、ミニディスク（Mini Disc）方式などの各種方式の記録可能型のディスクが記録メディアとして考えられる。これらのディスクが記録メディアとされる場合、メディアドライブは、ディスク種別に対応したエンコード処理、エラー訂正コード処理、或いは圧縮処理等を施して、再生したデータをディスクに記録する。
また記録メディアとしてハードディスクも想定され、その場合、メディアドライブは、いわゆるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）として構成される。
さらに記録メディアは、固体メモリを内蔵した可搬性のメモリカード、或いは内蔵型固体メモリとしても実現でき、その場合メディアドライブは、メモリカード或いは内蔵型固体メモリに対する記録装置部として構成され、必要な信号処理を行って再生したデータの記録を行う。
【００４８】
さらには、例えば記録メディアに記録したＡＶコンテンツデータ等をメディアドライブで再生し、その再生したＡＶコンテンツデータ等をデコードして出力する音声再生出力系、映像再生出力系を備えることは当然考えられる。
またメディアドライブで再生したデータを外部機器インターフェース４１を介して外部機器に転送することもできる。
さらに上記のＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ミニディスク、メモリカード等の可搬性の記録メディアに記録した場合は、その記録メディアを外部機器で再生させることで、ユーザーはホログラムメモリ３から読み出した再生データを利用できる。
【００４９】
なお、ホログラムメモリ３に対するスキャンを行ってデータを読み出す再生動作（データダウンロード動作）と、得られたオーディオ／画像等のデータを外部機器１００に転送したり、或いは上記のように再生出力系で再生出力する動作は、基本的には同時に行われないとすれば、メモリ部３０において、情報用メモリ３１及び不揮発性メモリ３２のいずれか一方、もしくは両方を再生装置に具備された他の記憶手段で代替することにより、メモリ構成を簡略化できる。
例えば上記のように光ディスクやＨＤＤなどの記録メディアに復号したデータを記録するようにすれば、再生データ構築までは情報用メモリ３１に格納し、不揮発性メモリ３２を不要とすることも可能である。
【００５０】
［４．再生処理］
ホログラムリーダ６による再生時の処理を図１１で説明する。
図１１はシステムコントローラ５１の制御に基づいて図１０の構成の各部で実行される処理を示している。
再生スキャンを開始する際には、システムコントローラ５１は発光駆動部１４を制御して参照光光源１６による再生参照光Ｌ４の発光を開始させる。ホログラムリーダ６が上述したユーザーの手動スキャンを前提とした構成とされるときは、再生参照光Ｌ４を照射しながらユーザーがホログラムリーダ６を移動させることでスキャンが行われる。
またホログラムリーダ６がカメラ制御機構部１３を備え、カメラ制御機構部１３によってスキャン位置が制御される構成の場合は、スキャン開始と共にシステムコントローラ５１はホログラムスキャン制御部１５に指示してカメラ制御機構部１３の動作を開始させる。
【００５１】
スキャン開始に伴って、まず、ホログラムメモリ３の要素ホログラムの二次元画像における一部分の領域である部分二次元画像を撮像し、撮像した部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定する処理が行われる。
これはステップＦ１０１の部分撮像、ステップＦ１０２の要素トラッキング判定、ステップＦ１０３のカメラ制御の３つの処理の繰り返しにより実行される。なお、手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御は行われず、ステップＦ１０１，Ｆ１０２の繰り返しとなる。
再生参照光Ｌ４の照射が開始され、スキャンが開始されたらホログラムスキャン制御部１５はスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号により撮像素子部１２を制御し、所定タイミング間隔でステップＦ１０１の部分撮像を実行させて部分二次元画像信号を取り込む。そしてステップＦ１０２で、部分撮像した部分二次元画像信号からトラッキングを判定する処理を行う。
ステップＦ１０２でトラッキング状態が良好であると判定した場合は、ステップＦ１０４に移行するが、トラッキング状態が適切でないと判定されている場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御でトラッキング位置を変更させてステップＦ１０１に戻る。或いは手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３の処理は無いため、そのままステップＦ１０１に戻る。
【００５２】
ステップＦ１０１の部分撮像とは、要素ホログラムから得られる二次元画像の一部を撮像素子部１２で取り込む動作である。
図１５は、撮像素子部１２に結像した、或る要素ホログラムの全画像（５１２×３８４ピクセル）と、部分撮像する領域ＡＲ１の例を示している。
ホログラムスキャン制御部１５は、ステップＦ１０１の部分撮像では、図１５の結像画像の中から、領域ＡＲ１のみの画像を取り込む処理を行うものである。そして領域ＡＲ１の画像信号、即ち部分二次元画像信号からステップＦ１０２でトラッキング状態を判定する。
要素ホログラムの再生トラッキング状態は、輝度の明暗として現われることが知られている。そして当然ながら再生時には、なるべく明暗のくっきりした二次元画像を撮像する必要がある。
再生参照光Ｌ４のスポットが或る要素ホログラムの真上、つまり最適なトラッキング状態にあるときは、最も明暗のはっきりした二次元画像が撮像されるが、再生参照光Ｌ４のスポットが要素ホログラムからずれるに従って、明暗の曖昧な二次元画像が撮像される状態となる。つまりトラッキング状態が適切でないと、二次元画像における白レベル画素についての輝度が低下する。従って、例えば取り込んだ画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、トラッキング状態を判定できる。
【００５３】
但し、例えば５１２×３８４ピクセルである全画像について輝度レベルを加算して判定を行うことは、処理負担として大きく、また処理時間も長くなる。
ここで、トラッキング状態に起因する輝度の明暗ばらつきは画像全体に一様に生じるという特性がある。
そこで本例では、トラッキング判定のために全画像を取り込んで輝度の状態を判断することに代えて、部分撮像した領域ＡＲ１の部分二次元画像信号から輝度状態を判断するようにする。即ち、領域ＡＲ１内の画素について、輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値が所定値以上であればトラッキング状態良好と判定する。このようにすると、全画素で判断する場合に比べて、加算する画素数は著しく低減され、処理負担は軽くなり、また非常に高速にトラッキング状態の判定処理ができることになる。
なおステップＦ１０１で、要素ホログラムから読み取られる１つの二次元画像内でどの部分を撮像するかは任意である。図１５の領域ＡＲ１は、１つのメイン同期シンボルを中心とした領域としているが、他のメイン同期シンボルを含む領域としても良いし、或いはメイン同期シンボルを含まない領域としても良い。
【００５４】
このステップＦ１０１，Ｆ１０２の処理が高速に繰り返されていくことで、或る要素ホログラムに対して最適なトラッキング状態となっているか否かがスキャン中に監視されることになる。そして、或る要素ホログラムに対するトラッキングがＯＫとなった時点で、ステップＦ１０４以降に進む。
【００５５】
まずステップＦ１０４で、ホログラムスキャン制御部１５は撮像素子部１２を制御して要素ホログラムの全画素撮像を実行する。即ちその時点でトラッキングＯＫと判定された或る要素ホログラムの全画素の二次元画像信号を取り込む。トラッキングＯＫの状態で二次元画像信号が取り込まれるため、得られた二次元画像信号は、規定以上の輝度レベルが確保されている。ホログラムスキャン制御部１５は全画素撮像により取り込んだ二次元画像信号に対して所定の処理を行い、デジタル値に変換して出力する。この二次元画像信号のデータはメモリコントローラ２１によって情報用メモリ３１に記憶される。
但し、撮像した二次元画像信号には、種々の要因により、輝度ムラなどの光学的なばらつきや、水平方向、垂直方向、回転方向のずれなど幾何学的な歪みを持つものとなる。このため、光学歪み補正、幾何歪み補正が必要となる。
【００５６】
そこでステップＦ１０５では、まず補正処理のための画像分割を行う。この画像分割は二次元画像ＤＰへの変調時に規則的に挿入された二次元同期パターンを手掛かりに画像を小ブロックに分割する処理である。
図１５に二次元画像ＤＰの例を示したが、この中で□及び◇で示したパターンがメイン同期パターンである。また、５１２×３８４ピクセルの二次元画像ＤＰは、１６×１６ピクセルのパターンが縦３２個、横２４個並べられて構成されており、１６×１６ピクセルのパターン毎にサブ同期パターンが形成されている。
例えば画像分割では、図１５のような二次元画像ＤＰを、１６×１６ピクセルのパターン毎に分割する処理を行う。
【００５７】
続いてステップＦ１０６では二次元画像ＤＰの幾何歪み補正変数の算出が行われる。即ち幾何歪み補正変数算出部２３は、情報用メモリ３１から二次元画像信号を取り込み、この二次元画像信号に対して、上記画像分割した単位で幾何歪み補正変数を算出する。上記したメイン同期パターン及びサブ同期パターンは、二次元画像における所定位置に挿入されているものであり、従って、撮像した二次元画像におけるメイン同期パターン及びサブ同期パターンの位置から、水平／垂直位置や回転角度等のズレや歪みを算出できる。
幾何補正変数としては、サブ同期パターンのセンタ座標値ずれ、X軸縮尺ずれ、Y軸縮尺ずれ、回転角度ズレなどが算出される。
そして幾何歪み補正変数算出部２３により算出された幾何補正変数は、変数用メモリ２６に記憶される。
【００５８】
続いてステップＦ１０７で、情報用メモリ３１に取り込まれている現在処理対象の二次元画像が光学補正変数算出部２２に読み込まれ、光学歪み補正変数算出処理が行われる。
この場合、光学補正変数として、例えば各サブ同期パターンを有する上記１６×１６ピクセルのパターンの領域毎に輝度合計値が求められ、それらが変数用メモリ２６に格納する処理が行われる。
【００５９】
以上のステップＦ１０６，Ｆ１０７では、幾何歪み補正変数と光学補正変数が算出されて変数用メモリ２６に記憶されるが、実際に二次元画像の幾何歪み、光学歪みが補正されるものではない。二次元画像に対する実際の補正は、ステップＦ１０８の二値化処理の際に、幾何補正変数、光学補正変数が参照されることで実行される。
ステップＦ１０８の二値化処理では、二値化部２４が、情報用メモリ３１から二次元画像を取り込む。上記ステップＦ１０６，Ｆ１０７では、実際の補正処理としての画像再構成は行われていないため、この時点で情報用メモリ３１に保存されている二次元画像は、ステップＦ１０４で取り込んだままの状態、つまり幾何歪み、光学歪みが存在する状態である。
このとき二値化部２４は、まず変数用メモリ２６に格納されている幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１から読み出すべき画素アドレスを決定する。これにより、二値化部２４は、幾何歪みが補正された状態の二次元画像信号を取り込むことができる。
そして二値化部は、取り込んだ二次元画像信号について二値化する。記録画像は白／黒（明／暗）の二値レベルであるが、撮像素子部１２で撮像された二次元画像信号は、その中間的なレベルを含むものとなっているためである。
このときに、二値化の閾値、即ち二値化処理の基準値を、変数用メモリ２６に記憶された光学補正変数に基づいて設定する。例えば１６×１６ピクセルのパターン単位で記憶されている光学補正変数（輝度合計値）に従って、１６×１６ピクセルのパターン単位毎に二値化閾値を設定し、各画素レベルを明レベル、暗レベルに二値化していく。すると、二値化された結果の二次元画像信号は、光学歪みが補正された状態の二値信号となる。
【００６０】
このような二値化処理が完了したらステップＦ１０９の復号処理が行われる。
ステップＦ１０９では、復号部２５に二値化部２４で二値化された二次元画像信号が供給され、復号部２５で復号及び誤り訂正等の復号処理を行う。
このステップＦ１０９の復号処理を図１２，図１３で詳しく説明する。
復号部２５は、図１２のステップＦ２０１で、二値化部２５で二値化された信号を取り込む。即ち二次元画像信号を「１」「０」の２値のデータストリームに変換した二値信号である。
復号部２５はステップＦ２０２で、二値信号に対してデコード処理を行い、二次元画像ＤＰとして記録されていたデータを得る。要素ホログラムには図７で説明したようにホログラム単位データとしてのヘッダ、メインデータ、内部パリティが記録され、また外部パリティが記録されているとすると、デコード処理により、これらヘッダ、メインデータ、内部パリティ、外部パリティとしての各データ成分が抽出されることになる。
復号部２５は、ステップＦ２０３では、内部パリティを用いてヘッダ及びメインデータの誤り訂正処理を行う。
そしてステップＦ２０４で、誤り訂正処理を経たヘッダ及びメインデータを要素ホログラムからの復号データとしてメモリコントローラ２１を介して不揮発性メモリ３２に転送させ、記憶させる。
さらにステップＦ２０５では、デコード処理で抽出された外部パリティを外部パリティメモリ２９に記憶させる。
以上で図１１のステップＦ１０９としての復号処理を終える。
【００６１】
このステップＦ１０９（Ｆ２０１〜Ｆ２０５）の復号処理の流れを図１３に模式的に示した。例えば要素ホログラムｈＡの撮像が行われて、その二値信号が復号部２５に供給されたら、デコード処理によりヘッダＨＤａ、メインデータＭＤａ、内部パリティＰＩａ、外部パリティＰＯａが抽出される。ヘッダＨＤａ、メインデータＭＤａは内部パリティＰＩａを用いてエラー訂正された後、復号データとして不揮発性メモリ３２に記憶される。不揮発性メモリ３２では、ヘッダＨＤに含まれるアドレス情報、例えばデータブロック番号等に基づいて、管理データ及びメインデータＭＤａが記憶される形態となる。管理データとは、ヘッダＨＤにおいてアドレス情報以外の各種情報であり、例えばデータブロックサイズ、全データサイズ、データブロック数、データ形式などである。
一方、外部パリティＰＯａについては、ヘッダＨＤに含まれるアドレス情報とともに、外部パリティメモリ２９に記憶される。なお、ヘッダ情報として外部パリティブロックＰＢの番号が含まれる場合は、この外部パリティブロック番号もアドレスとして記憶する。
【００６２】
以上のような復号処理を終えたら、次に図１１のステップＦ１１０として、外部パリティブロックＰＢ内で所定％のスキャンが完了したか否かが判断される。
これは、或る外部パリティブロックＰＢとして、所定数の要素ホログラムの読込が完了したか否かの判断である。例えば１つの外部パリティブロックＰＢが１０個の要素ホログラムで構成されている場合において、各要素ホログラムに冗長度２０％の外部パリティが付加されているとしたら、その外部パリティブロックＰＢ内で８個の要素ホログラムが読取完了となっているか否かの判断である。
この判断は外部パリティメモリ２９を参照すればよい。例えばまず、直前のステップＦ１０９で外部パリティを抽出し、外部パリティメモリ２９に記憶した、現在処理対象となっている要素ホログラムについて、その要素ホログラムが含まれる外部パリティブロック番号を判別する。例えばアドレス情報から判別できる。次に、同じ外部パリティブロックＰＢに属する要素ホログラムから読み出した外部パリティがいくつ記憶されているかをアドレス情報に基づいて検索する。
このように外部パリティメモリ２９を検索することで、或る外部パリティブロックＰＢ内で所定数以上の要素ホログラムの読取が行われ、所定量以上の外部パリティが蓄積されたか否かを判断できる。
【００６３】
ステップＦ１１０の時点で、或る外部パリティブロックＰＢにおける所定数の要素ホログラムのスキャンが完了していないと判断されたら、ステップＦ１０１に戻る。
一方、ステップＦ１１０で外部パリティブロックＰＢにおける所定数の要素ホログラムのスキャンが完了している、例えば１０個の外部パリティブロックＰＢ内で８個の要素ホログラムの読取が完了しているなどと判断されたら、復号部２５でステップＦ１１１の復号処理を行う。
このステップＦ１１１の復号処理は外部パリティを用いて、未読取の要素ホログラムのホログラム単位データを復元する処理である。図１４にステップＦ１１１の詳しい処理例を示す。
まずステップＦ３０１で、復号部２５は外部パリティメモリ２９から、ステップＦ１１０で所定％の読取が完了したと判断された外部パリティブロックＰＢについて蓄積されている外部パリティを読み出す。
ステップＦ３０２では、読み出した外部パリティから、未読取の要素ホログラムのホログラム単位データ、つまりヘッダ及びメインデータを生成し、これを未読取の要素ホログラムの復号データとする。例えば図７で説明したように、外部パリティＰＯａ〜ＰＯｊが設定されていることで、未読取の要素ホログラムのホログラム単位データを復号できる。
ステップＦ３０３では、復号部２４は、復号データ（ヘッダ及びメインデータ）をメモリコントローラ２１を介して不揮発性メモリ３２に転送させ、記憶させる。
このような処理で、未読取の要素ホログラムの復号データが外部パリティを用いて生成され、不揮発性メモリ３２に記憶される状態となる。
【００６４】
続いて図１１のステップＦ１１２では、スキャン完了、即ち全ての要素ホログラムの復号データが得られたかどうかを判定する。
このステップＦ１１２のスキャン完了の判断は、ホログラムメモリ３に記録された元々のコンテンツデータ等の全体が不揮発性メモリ３２に記憶できているか否かの判断によればよい。
各要素ホログラムに記録されたデータのヘッダ情報においては、記録データ全体（例えばコンテンツデータ全体）のデータサイズや、分割したデータブロック数、データブロック番号などが記録されているようにすると、最初に或る１つの要素ホログラムからのデータがデコードできた時点で、システムコントローラ５１は読み出すべき全体のデータサイズやデータブロック数を確認できる。
このためステップＦ１１２では、データ全体のデータサイズ又はデータブロック数と、不揮発性メモリ３２に格納したデータサイズ又はデータブロック数を比較することで、ホログラムメモリ３からの読取が完了したか否かを判別できる。
なお、ステップＦ１１２で、ホログラムメモリ３からのデータ読取が完了、つまり要素ホログラムの読取が完了と判断される状態となるのは、再生データ（＝元の記録データ）を構成可能な所定量のデータブロックのデータの読み取れたか否かという条件で判断するものであり、ホログラムメモリ３の全ての要素ホログラムの読取を完了したか否かという判断とする必要はない。同一のデータ内容を記録した要素ホログラムが複数記録されている場合も想定されるためである。
【００６５】
ステップＦ１１２では、スキャン完了、即ち全ての要素ホログラムの復号データが得られたと判定されたら再生スキャンを終了する。このときシステムコントローラ５１は参照光光源１６からの再生参照光Ｌ４の照射を終了させる。
また、スキャン完了と判定されていなければステップＦ１０１に戻り、上述の処理を繰り返す。つまり、他の要素ホログラムについての再生処理を同様に実行していく。
【００６６】
なお、手動スキャンではなく、ステップＦ１０３でカメラ制御を行う構成の場合、ステップＦ１１０或いはＦ１１２からＦ１０１に移行する際に、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、ステップＦ１０３のカメラ制御処理で参照光強度、角度等の光学条件及び要素ホログラムと撮像素子の位置関係を調整すると同時に、読取り時のＳＮ（Signal Noise）特性が良好な画素を推定して選択し、選択された画素のみを読み込むことにより、撮像速度及び読取り時のＳＮ特性を改善できる。
【００６７】
以上の図１１の処理を完了することで、ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから読み出されたデータが不揮発性メモリ３２に蓄積された状態となり、例えばＡＶコンテンツデータなどの再生データが不揮発性メモリ３２上で構築される状態となる。
この再生データは、その後、外部インターフェース４１を介して外部機器１００に転送され、ユーザーは、外部機器１００において再生データを使用することができる。
【００６８】
［５．実施の形態の効果］
以上の実施の形態においては次のような効果を得ることができる。
本例のホログラムリーダ６は、上記処理により、外部パリティを用いて、撮像していない要素ホログラムに記録された情報を復号することができる。従ってホログラムメモリ３上の全ての要素ホログラムについて読取スキャンが完了していなくとも、ホログラムメモリ３に記録されたコンテンツデータ等を得ることができる。このため、スキャンに要する時間を短縮し、ホログラムメモリ３から迅速なデータ取得を実現できる。特にユーザーの手動スキャンによって各要素ホログラムを読み取っていくシステムを想定した場合、その読み取り時間の短縮効果は顕著なものとなり、使用性の向上に適している。
【００６９】
上記図８、図９で外部パリティが付加されていない場合のスキャンの様子と、本例のように外部パリティが付加されている場合のスキャンの様子を述べ、本例の場合に迅速にスキャンが完了できることを説明したが、実際には、次のようにスキャン時間短縮を実現できる。
例として外部パリティを１０％および２０％、要素ホログラムに付加した場合でデータ集計を行った。
まず読み取り経過率と読み取り時間の関係を図１６（ａ）に示す。図中「Normal」として示すのは外部パリティのない場合、つまり図８で説明した場合である。
この場合、読み取り経過率が８０％程度になったあたりから読み取り時間が長くなっていく（読み取りスピードが落ちていく）。
一方、外部パリティをそれぞれ１０％或いは２０％で付加した場合、最初から最後まで一定の読み取りスピードでデータを読み取れていることがわかる。よって全要素ホログラムを読み取る時間が短縮できている。
【００７０】
また、図１６（ｂ）に読み取り容量と読み取り時間の関係を示す。外部パリティを付加した場合、ホログラムメモリに記録できる総容量は、外部パリティを付加した分だけ減ってしまうが、その分、読み取り時間を短縮できる。
外部パリティ１０％の場合とNormal（パリティー無し）の場合を比較すると、スキャン開始から当初はほぼ同じペースの時間でデータを読み取るが、Normal（パリティー無し）の場合は１．０[MB]あたりから読み取りスピードがかなり落ちる一方、外部パリティ１０％の場合は最後まで同じ読み取りスピードを持続する。
また外部パリティ２０％の場合では読み取りスピード自体が速くなっており、外部パリティ１０％の場合と同様に最後まで同じ読み取りスピードを持続する。よって外部パリティを付加した場合の読み取り効率が外部パリティ無しの場合に比べて格段に良いのがわかる。
【００７１】
以上のことから、図８，図９の説明で述べたとおり、特に本例によればスキャンの後半で読み取り効率が低下せず、従って、外部パリティ無しの場合に比べて、スキャン時間を効果的に短縮できることが理解される。
【００７２】
なお、特に手動スキャンの場合に、以上の効果は顕著となるが、自動スキャンの場合も外部パリティによるスキャン時間の短縮効果は得られる。
自動スキャンの場合も、外部パリティブロックＰＢ内の全ての要素ホログラムの読取を行わない時点で、全ての要素ホログラムの復号データが得られるため、スキャンの効率化を実現できる。
【００７３】
さらに手動スキャン、自動スキャンのいずれの場合も、外部パリティブロックＰＢは、単に未読込の要素ホログラムの復号データを得るだけでなく、何らかの事情で復号エラーとなった要素ホログラムからの復号データの復元にも使用できる。従って復号エラーがあっても、その要素ホログラムを再度読み込まなくてもよい状態とすることができ、このこともスキャン効率化、時短化に有利となる。
【００７４】
また本例では、情報用メモリ手段に記憶された二次元画像に対して幾何歪み補正、光学補正等のための補正変数を算出し、補正変数を変数用メモリ２６に記憶する。そして二値化部２４で二値化を行う際に、変数用メモリ２６に記憶されている補正変数に基づいて処理を行うことで、結果的に幾何歪み補正、光学補正がなされた状態での情報再生を実現する。この場合、情報用メモリ３１に記憶されている二次元画像に対して直接幾何歪み補正、光学補正等の補正処理を順次行うものではないため、補正処理した二次元画像についての情報用メモリ３１への書込も発生しない。従って、幾何歪み補正、光学歪み補正を順次実行する場合に必要な情報用メモリ３１に対するアクセス処理負担、及びそれによる処理時間負担を解消でき、再生処理の効率化を実現できる。
さらに、二値化処理を実行するまで二次元画像自体に対する補正処理を行わないことは、補正に伴う演算誤差の抑圧という利点も得られる。
【００７５】
また、図１１のステップＦ１０１，Ｆ１０２において、部分二次元画像を取り込み、部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定することで、二次元画像全体からトラッキング状態を判定するよりも遙かに高速にトラッキング状態を判定できる。そしてトラッキング状態を高速に判定しながら、良好なトラッキング状態となったタイミングで要素ホログラムの二次元画像の全体を取り込むようにすることで、データ再生のために適切な二次元画像を取り込むことができ、二次元画像読取時のＳ／Ｎ特性を向上させ、精度の良い再生性能を実現できる。
【００７６】
また、要素ホログラムから読み出して復号したデータ、或いは外部パリティを用いて復号したデータは不揮発性メモリ３２に蓄積されていき、最終的に各復号データが不揮発性メモリ３２上で再構築されてコンテンツデータ等の再生データが形成される。これはホログラムメモリ３上の要素ホログラムを任意の順番に読み出しても良いことを意味する。従って、図４，図５で説明した手動スキャンによって順不同に要素ホログラムを読み出すようにしても問題ない。またカメラ制御機構部１３によってスキャン位置を可変制御していくときも、その可変制御動作の自由度を高めることができる。そしてこのことから、ステップＦ１０１、Ｆ１０２において、特に順番にこだわらずに、或る要素ホログラムに対してトラッキングＯＫと判断されたら、その要素ホログラムに対する二次元画像の撮像や復号処理を行っていけばよいものとなる。つまり各要素ホログラムに対して特定の順番で、順次トラッキングＯＫの状態とするような制御は不要であり、困難なトラッキング制御を実行する必要はない。このことから再生処理の容易性や、効率化が実現される。
【００７７】
以上実施の形態を説明してきたが、実施の形態で述べたホログラムメモリ３の要素ホログラムの記録データ構造や、ホログラムリーダ６の構成及び処理手順はあくまで一例であり、本発明としてはその要旨の範囲内で多様な変形例が想定される。
例えば実施の形態のホログラムリーダ６では、外部パリティメモリ２９を備えるようにしたが、独立の外部パリティメモリ２９を設けず、情報用メモリ３１又は不揮発性メモリ３２の一部に外部パリティを格納する領域を設け、復号部２５がアクセスするようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態のホログラムメモリの記録再生の説明図である。
【図２】実施の形態のホログラムメモリの要素ホログラムの説明図である。
【図３】実施の形態の要素ホログラムに記録される二次元画像の説明図である。
【図４】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図５】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図６】実施の形態の要素ホログラムの外部パリティブロックの説明図である。
【図７】実施の形態の各要素ホログラムに記録されるデータの説明図である。
【図８】外部パリティが付加されない場合のスキャン進行の様子の説明図である。
【図９】実施の形態の外部パリティが付加された場合のスキャン進行の様子の説明図である。
【図１０】実施の形態のホログラムリーダのブロック図である。
【図１１】実施の形態のホログラムリーダの再生処理のフローチャートである。
【図１２】実施の形態の復号処理のフローチャートである。
【図１３】実施の形態の復号処理の説明図である。
【図１４】実施の形態の外部パリティを用いた復号処理のフローチャートである。
【図１５】実施の形態の部分撮像動作の説明図である。
【図１６】実施の形態のスキャン時間短縮効果の説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
３  ホログラムメモリ、６  ホログラムリーダ、１０  撮像部、１２  撮像素子、１５  ホログラムスキャン制御部、２０  信号処理部、２１  メモリコントローラ、２２  光学補正変数算出部、２３  幾何歪み補正変数算出部、２４  二値化部、２５  復号部、２６  変数用メモリ、２９  外部パリティメモリ、３０  メモリ部、３１  情報用メモリ、３２  不揮発性メモリ、４０  外部機器ＩＦ部、４１  外部機器インターフェース、５１  システムコントローラ
【図１】
2007122010.tif 000003
【図２】
2007122010.tif 000004
【図３】
2007122010.tif 000005
【図４】
2007122010.tif 000006
【図５】
2007122010.tif 000007
【図６】
2007122010.tif 000008
【図７】
2007122010.tif 000009
【図８】
2007122010.tif 000010
【図９】
2007122010.tif 000011
【図１０】
2007122010.tif 000012
【図１１】
2007122010.tif 000013
【図１２】
2007122010.tif 000014
【図１３】
2007122010.tif 000015
【図１４】
2007122010.tif 000016
【図１５】
2007122010.tif 000017
【図１６】
2007122010.tif 000018